الصفحة الرئيسية > موارد > المدونات > الهندسة الداخلية للوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات: استكشاف عالم تصميم لوحات الدوائر المطبوعة الرائع

<font dir="auto" style="vertical-align: inherit;"><font dir="auto" style="vertical-align: inherit;">الهندسة الداخلية للوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات: استكشاف عالم تصميم لوحات الدوائر المطبوعة الرائع

2023-08-02مراسل: SprintPCB

عندما يصادف مهندسو الأجهزة لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات لأول مرة، قد يشعرون ببعض الحيرة. فنظرة إلى لوحات ذات عشر أو ثماني طبقات ذات خطوط كثيفة ومعقدة تشبه خيوط العنكبوت قد تجعل المرء غير متأكد من أين يبدأ. ومع ذلك، يُعد تصميم لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات جزءًا أساسيًا لا يتجزأ من المنتجات الإلكترونية الحديثة. ويمكن تمثيل البنية الداخلية لهذه اللوحات باستخدام رسومات ثلاثية الأبعاد، مما يتيح فهمًا أكثر بديهية لتصاميم لوحات الدوائر.

جوهر مبادرة التنمية البشرية

يُعدّ التوصيل عالي الكثافة (HDI) تصميمًا أساسيًا للوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات، ويتميز بشكل رئيسي بتقنية الثقوب. تُشبه عملية تصنيع الدوائر في هذه اللوحات عملية تصنيع الدوائر أحادية الطبقة ومزدوجة الطبقة، مع فارق جوهري يكمن في تقنية الثقوب. تُحفر الدوائر، بينما تُشكّل الثقوب بالحفر والطلاء النحاسي.

أنواع لوحات الدوائر متعددة الطبقات

تُعدّ لوحات الدوائر متعددة الطبقات مكونات شائعة وحيوية في المنتجات الإلكترونية الحديثة. يتضمن تصميمها وتصنيعها اختيار عدد طبقات وتقنيات مختلفة بناءً على تعقيد المنتجات ومتطلبات أدائها. فيما يلي بعض الأنواع الشائعة من لوحات الدوائر متعددة الطبقات وتطبيقاتها النموذجية:

لوحة دارات مطبوعة ذات ثقب

لوحة الدوائر المطبوعة ذات الثقوب هي أبسط أنواع لوحات الدوائر متعددة الطبقات، وتتكون عادةً من طبقتين مترابطتين عبر ثقوب. هذا النوع من لوحات الدوائر مناسب لبعض منتجات المتحكمات الدقيقة البسيطة 8 بت، ويتميز بتكلفة منخفضة نسبيًا. ومع ذلك، نظرًا لاحتمالية تداخل الإشارات وقيود التصميم الناتجة عن الثقوب، فقد تم استبدالها تدريجيًا بأنواع أخرى للمنتجات ذات متطلبات أداء أعلى.

مجلس الدرجة الأولى

لوحة الدرجة الأولى هي لوحة شائعة ذات ثقوب، تتكون من أربع إلى ست طبقات، ومناسبة للأجهزة الذكية بمستوى متحكم دقيق 32 بت. توفر مساحة اتصال أكبر بين الطبقات ومرونة في التصميم، مما يساعد على تقليل تداخل الإشارات، ويحسن الأداء الكهربائي، ويحمي من الضوضاء. في الوقت نفسه، تتميز عملية التصنيع بالبساطة النسبية، وانخفاض التكلفة، مما يجعلها الخيار الأمثل للعديد من المنتجات متوسطة التعقيد.

مجلس الدرجة الثانية

لوحة الدرجة الثانية هي نوع أكثر تطورًا من لوحات الدوائر متعددة الطبقات، يتراوح عادةً بين 6 و8 طبقات. تصميم هذه اللوحة أكثر تعقيدًا، وهي مناسبة للأجهزة الذكية على مستوى لينكس وأندرويد. في هذه المنتجات، يتطلب تصميم واجهات الاتصال، والإشارات عالية السرعة، وطبقات الطاقة، والأرضية دقة أكبر، ويمكن استخدام لوحة الدرجة الثانية لتلبية هذه المتطلبات بشكل أفضل.

مكدس من الدرجة الثانية عبر PCB

يُعدّ تكديس الدوائر المطبوعة من الدرجة الثانية نوعًا معقدًا يُستخدم في لوحات ذات ثماني طبقات أو أكثر. يجمع هذا النوع بين خصائص لوحات الدرجة الأولى والثانية، مما يسمح بوضع عدة مسارات في نفس الموقع، مما يوفر كثافة اتصال أعلى ودقة إشارة مُحسّنة. ومع ذلك، نظرًا لتعقيده وصعوبة تصنيعه، فإن استخدامه محدود، ويُستخدم بشكل أساسي في المنتجات المتطورة عالية الجودة.

لوحات من الدرجة الثالثة ولوحات الدوائر من الدرجة الأعلى

تُستخدم لوحات الدوائر الإلكترونية من الدرجة الثالثة ولوحات الدوائر الإلكترونية من الدرجة الأعلى عادةً في التطبيقات عالية الأداء، مثل الخوادم وأجهزة الكمبيوتر المتطورة، وغيرها، نظرًا لتصميمها المعقد وتكاليف تصنيعها. توفر هذه اللوحات طبقات أكثر من مستويات الإشارة والطاقة، مما يُمكّنها من تلبية متطلبات نقل الإشارات المعقدة وإدارة الطاقة. ونظرًا لسعرها المرتفع، تُستخدم عادةً في التطبيقات التي تتطلب أداءً وموثوقية عاليين للغاية. عادةً ما تعتمد الهواتف الذكية وغيرها من المنتجات المدمجة لوحات دوائر إلكترونية من الدرجة الأولى (ثماني طبقات) إلى الدرجة الثانية (عشر طبقات). ونظرًا للحاجة إلى استيعاب العديد من الميزات والدوائر الإلكترونية المعقدة ضمن مساحة محدودة، فإن استخدام طبقات أكثر ولوحات دوائر إلكترونية من الدرجة الأعلى يسمح بتحسين سلامة الإشارة وإدارة الطاقة وتبديد الحرارة. بشكل عام، يعتمد اختيار النوع المناسب من لوحات الدوائر الإلكترونية متعددة الطبقات على متطلبات أداء المنتج، وسلامة الإشارة، والأداء الكهربائي، وتعقيد التصميم، وقيود الميزانية. مع التقدم المستمر في التكنولوجيا، سيعتمد عدد متزايد من المنتجات على لوحات دوائر إلكترونية من الدرجة الأعلى لتلبية المتطلبات الوظيفية والأداء المتزايدة باستمرار.

النوع الأكثر شيوعًا من الثقوب العابرة

هناك نوع واحد فقط من الفتحات، يمتد من الطبقة الأولى إلى الأخيرة. سواءً أكان أثرًا خارجيًا أم داخليًا، يُثقب هذا الأثر، ويُعرف باسم لوحة الدوائر المطبوعة ذات الثقوب. لا علاقة لعدد الطبقات بلوحات الدوائر المطبوعة ذات الثقوب؛ حتى لوحات الدوائر المطبوعة ثنائية الطبقات الشائعة الاستخدام تحتوي على ثقوب. لا تزال العديد من المفاتيح ولوحات الدوائر ذات المواصفات العسكرية، على الرغم من وجود 20 طبقة، تستخدم فتحات ثقب. تتضمن العملية حفر لوحة الدوائر المطبوعة باستخدام مثقاب، ثم طلاء النحاس داخل الثقوب لإنشاء توصيلات كهربائية.

لوحة دوائر مطبوعة ذات ثقب أ

تجدر الإشارة إلى أن أقطار الثقوب المطلية عادةً ما تكون 0.2 مم، و0.25 مم، و0.3 مم. ومع ذلك، فإن رؤوس الـ 0.2 مم أغلى ثمنًا من رؤوس الـ 0.3 مم. ويرجع ذلك إلى أن رؤوس الثقب الرقيقة أكثر عرضة للكسر وتستغرق وقتًا أطول في الحفر. وينعكس الوقت الإضافي وتكلفة رؤوس الثقب في ارتفاع أسعار لوحات الدوائر الإلكترونية.

مسارات الليزر على لوحات HDI

يُظهر هذا الرسم التخطيطي تراكم طبقات لوحة توصيل عالية الكثافة (HDI) أحادية الترتيب، مكونة من ست طبقات. يتكون السطحان العلوي والسفلي من طبقتين، كل منهما مزودة بفتحات ليزرية قطرها 0.1 مم. تحتوي الطبقات الداخلية على فتحات ميكانيكية، مما يُشكل هيكلًا مشابهًا للوحة ذات ثقوب مرورية رباعية الطبقات، مع طبقتين إضافيتين تغطيان السطح الخارجي.

مسارات الليزر

تستطيع فتحات الليزر اختراق مواد الألياف الزجاجية، لكنها لا تستطيع اختراق النحاس المعدني. ونتيجةً لذلك، لا تؤثر فتحات الطبقات الخارجية على التوجيه الداخلي. بعد الحفر بالليزر، تُطلى الثقوب بالنحاس، مما يُنتج فتحات ليزر دقيقة.

لوحة HDI ثنائية الطبقات مع ليزر مزدوج الطبقة

تُظهر الصورة أعلاه لوحًا متداخلًا (HDI) بست طبقات وخطوتين. عادةً ما يكون استخدام ألواح HDI بست طبقات وخطوتين أقل شيوعًا، ويُفضّل استخدام ألواح HDI بثماني طبقات وخطوتين. مع ذلك، تبقى المبادئ نفسها عند التعامل مع عدد طبقات أعلى كما هو الحال في ألواح HDI بست طبقات. يشير مصطلح "خطوتين" إلى وجود طبقتين من الثقوب المحفورة بالليزر. أما مصطلح "متداخل" فيشير إلى عدم محاذاة طبقتي الثقوب المحفورة بالليزر. لماذا تكون الثقوب متداخلة؟ يعود ذلك إلى أنه أثناء عملية طلاء النحاس، قد لا تُملأ الثقوب بالكامل، مما يترك فراغات داخلها. لذلك، لا يمكن الحفر فوق هذه الفراغات مباشرةً. بدلًا من ذلك، يجب تداخل الثقوب على مسافة معينة، وتكوين طبقة أخرى من الفراغات فوقها. 6 طبقات من HDI بخطوتين يعني وجود 4 طبقات مع بناء HDI بخطوة واحدة، ثم تتم إضافة طبقتين إضافيتين على السطح الخارجي. 8 طبقات من HDI بخطوتين يعني وجود 6 طبقات مع بناء HDI بخطوة واحدة، ثم تتم إضافة طبقتين إضافيتين على السطح الخارجي. تتضمن تقنية Micro-via عمليات معقدة وتكاليف أعلى، حيث تتداخل طبقتان من الثقوب المحفورة بالليزر. هذا يسمح بدوائر أكثر إحكاما. يجب ملء ثقوب الطبقة الداخلية بالطلاء الكهربائي قبل إنشاء ثقوب الطبقة الخارجية. هذه العملية تجعلها أكثر تكلفة من لوحات الثقب التقليدية. بالنسبة لألواح التوصيل عالية الكثافة (HDI) باهظة الثمن: تتضمن طبقات متعددة من الثقوب الدقيقة المحفورة بالليزر. تتكون كل طبقة من ثقوب محفورة بالليزر، مما يوفر مرونة في توجيه وإنشاء الثقوب حسب الرغبة. مهندس التخطيط راضٍ للغاية وراضٍ عن عمله! لم يعد عليه القلق بشأن عدم القدرة على إنشاء التصميم المثالي. ومع ذلك، يواجه قسم المشتريات ضغوطًا كبيرة نظرًا لارتفاع تكلفة لوحة Any-Layer HDI (التوصيل عالي الكثافة) بأكثر من عشرة أضعاف مقارنةً باللوحات التقليدية ذات الفتحات! وهذا يُفسر أيضًا سبب استخدام هذه اللوحات باهظة الثمن في المنتجات الفاخرة فقط، مثل iPhone. حاليًا، يبدو أن شركات الهواتف المحمولة الأخرى لم تسمع عن أي شركة تتبنى لوحة Any-Layer HDI.

SprintPCB: مزود خدمة لوحات الدوائر المطبوعة الموثوق به. SprintPCB شركة رائدة في مجال التكنولوجيا المتقدمة، تقدم خدمات تصنيع شاملة للوحات الدوائر المطبوعة لعملائها حول العالم. بفضل خبرتنا الواسعة وحلولنا الفعالة من حيث التكلفة، يمكنك تحديد أولويات متطلبات مؤسستك الأساسية مع الاستمتاع بعملية سلسة. تواصل معنا اليوم واكتشف كيف يمكننا مساعدتك.